Anwendung der hochauflösenden Elektronenenergieverlustspektroskopie zum Studium von Halbleiterschichtsystemen

Förster, A.

Book/Report

FZJ-2018-03077

Anwendung der hochauflösenden Elektronenenergieverlustspektroskopie zum Studium von Halbleiterschichtsystemen

Förster, A. (Corresponding author)FZJ*

1988
Kernforschungsanlage Jülich, Verlag Jülich

Jülich : Kernforschungsanlage Jülich, Verlag, Berichte der Kernforschungsanlage Jülich 2247, 104 p. (1988)

Please use a persistent id in citations: http://hdl.handle.net/2128/18607

Report No.: Juel-2247

Abstract: Untersuchungen an verschiedenen im Ultrahochvakuum (UHV) präparierten Halbleitergrenzflächen zeigen, daß die hochauflösende Elektronenenergieverlustspektroskopie (HREELS) über die Auswertung der energetischen Lage der Oberflächen-Plasmonmoden der freien Ladungsträger Aussagen über den Elektronenkonzentrationsverlauf der Ladungsträger im oberflächennahen Bereich von Halbleitern liefert. Beim System $\underline{InSb(110)-Sn}$ kann unter Annahme eines einfachen Schichtmodells die Oberflächenladung bestimmt werden, die zu einer quantitativen Angabe der Bandverbiegung führt. Das Fermi-Niveau liegt für Sn-Bedeckungen oberhalb von 0,2 Monolagen fest ("gepinnt"), wobei der Abstand zwischen Fermi-Niveau und Leitungsbandkante 100 meV beträgt. Diese energetische Lage ist in Übereinstimmung mit der Lage Defektinduzierter Grenzflächenzustände an InSb-Oberflächen. Bei Phosphor-dotierten $\underline{Si(100)-Oberflächen}$ wird nach Heizschritten bei etwa 900 ° C eine Ausdiffusion von Phosphordotierstoff an der Oberfläche beobachtet. Es gelingt, überdie Auswertung des Oberflächenplasmons der freien Ladungsträger das Ausdiffusionsprofil und die Diffusionskonstante zu bestimmen. Der kontinuierliche Elektronenkonzentrationsverlauf an der Si(100)-Oberfläche der Wafer wird in einem Vielschichtsystem angenähert, und durch Variation des Ausdiffusionsprofils wird eine befriedigende theoretische Beschreibung der gemessenen Spektren erzielt. Das auf diese Weise bestimmte Phosphorprofil zeigt gute Übereinstimmung mit Sekundärionenspektroskopischen Untersuchungen. Weiter wird das Wachstum von $\underline{Si/NiSi_{2} /Si(111)-Heterostrukturen}$ studiert. Es kann gezeigt werden, dap an einer Wolfram-Wendel vorzerlegtes Silan geeignet ist, kristalline Si-Deckschichten auf Nickelsilizid zu deponieren. Die Kristallinizität und Orientierung der Schichten wurde u. a. mit RBS (Rutherford Backscattering)-Messungen untersucht. Im Hinblick auf ein tieferes Verständnis elementarer chemischer Reaktionen beim metallorganischen Wachstum werden Reaktionsstudien von TMGa (Trimethylgallium : (CH$_{3}$)$_{3}$Ga), TMAs (Trimethylarsen : (CH$_{3}$)$_{3}$As) und einem neuen Indium-Organyl: (CH$_{3}$)$_{2}$-In-(CH$_{2}$)$_{3}$-N(CH$_{3}$)$_{2}$) durchgeführt. Schwingungsspektroskopische Untersuchungen von TMGa und TMAs zeigen eine molekulare Adsorption bei Raumtemparatur auf Si(100)-Oberflächen. Mit zunehmender Substrattemperatur beginnt ein Zersetzungsprozeß. Die Abspaltung von Methyl-Gruppen und Wasserstoff-Atomen kann hier mittels HREELS nachgewiesen werden. HREELS-Messungen zeigen eine molekulare Adsorption der neuen In-Substanz auf Si(111)-Oberflächen. Auch diese Substanz wird mit zunehmender Substrattemperatur zersetzt. Mit der Auger-Spektroskopie kann nach der Zersetzung eine hohe In-Abscheidung sowohl auf Si- als auch auf GaAs-Flächen nachgewiesen werden. Die Ergebnisse deuten die Eignung der neuen Substanz für MOCVD- und MOMBE-Prozesse an.

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